回油管夾片的沖壓成形工藝及模具設計【落料沖孔、彎曲模復合模含2副模具21張CAD圖帶卡片】
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第 1 頁 1 緒 論目前，我國沖壓技術與工業(yè)發(fā)達國家相比還相當的落后，主要原因是我國在沖壓基礎理論及成形工藝、模具標準化、模具設計、模具制造工藝及設備等方面與工業(yè)發(fā)達的國家尚有相當大的差距，導致我國模具在壽命、效率、加工精度、生產周期等方面與工業(yè)發(fā)達國家的模具相比差距相當大。1.1國內模具的現狀和發(fā)展趨勢1.1.1 國內模具的現狀一、我國沖壓模具無論在數量上，還是在質量、技術和能力等方面都已有了很大發(fā)展，但與國發(fā)經濟需求和世界先進水平相比，差距仍很大，一些大型、精度、復雜、長壽命的高檔模具每年仍大量進口，特別是中高檔轎車的覆蓋件模具，目前仍主要依靠進口。一些低檔次的簡單沖模，已趨供過于求，市場竟爭激烈?，F將 2004 年我國沖壓模具市場情況簡介如下：據中國模具工業(yè)協會發(fā)布的統(tǒng)計材料，2004 年我國沖壓模具總產出約為 220 億元，其中出口 0.75 億美元,約合 6.2 億元.根據我國海關統(tǒng)計資料,2004 年我國共進口沖壓模具 5.61 億美聯社元,約合 46.6 億元.從上述數字可以得出 2004 年我國沖壓模具市場總規(guī)模約為 266.6 億元.其中國內市場需求為 260.4 億元,總供應約為 213.8 億元,市場滿足率為 82%.在上述供求總體情況中,有幾個具體情況必須說明:一是進口模具大部分是技術含量高的大型精密模具,而出口模具大部分是技術含量較低中的中低檔模具,因此技術含量高的中高檔模具市場滿足率低于沖壓模具總體滿足率,這些模具的發(fā)展已滯后于沖壓件生產,而技術含量低的中低檔模具市場滿足率要高于沖壓模具市場總體滿足率;二是由于我國的模具價格要比國際市場低格低許多,具有一定的竟爭力 ,因此其在國際市場前景看好,2005 年沖壓模具出口達到 1.46 億美元,比 2004 年增長 94.7%就可說明這一點;三是近年來港資、臺資、外資企業(yè)在我國發(fā)展迅速，這些企業(yè)中大量的自產自用的沖壓模具無確切的統(tǒng)計資料，因此未能計入上述數字之中。二、沖壓模具水平狀況 近年來，我國沖壓模具水平已有很大提高。大型沖壓模具已能生產單套重量達 50多噸的模具。為中檔轎車配套的覆蓋件模具內也能生產了。精度達到 1~2μm，壽命 2億次左右的多工位級進模國內已有多家企業(yè)能夠生產。表面粗糙度達到 Ra≤1.5μm 的精沖模，大尺寸（φ≥300mm ）精沖模及中厚板精沖模國內也已達到相當高的水平。1、模具 CAD/CAM 技術狀況我國模具 CAD/CAM 技術的發(fā)展已有 20 多年歷史。由原華中工學院和武漢 733 廠于1984 年共同完成的精神模 CAD/CAM 系統(tǒng)是我國第一個自行開發(fā)的模具 CAD/CAM 系統(tǒng)。由華中工學院和北京模具廠等于 1986 年共同完成的冷沖模 CAD/CAM 系統(tǒng)是我國自行開發(fā)的第一個沖裁模 CAD/CAM 系統(tǒng)。上海交通大學開發(fā)的冷沖模 CAD/CAM 系統(tǒng)也于同年 第 2 頁 完成。20 世紀 90 年代以來，國內汽車行業(yè)的模具設計制造中開始采用 CAD/CAM 技術。國家科委 863 計劃將東風汽車公司作為 CIMS 應用示范工廠，由華中理工大學作為技術依托單位，開發(fā)的汽車車身與覆蓋模具 CAD/CAPP/CAM 集成系統(tǒng)于 1996 年初通過鑒定。在此期間，一汽和成飛汽車模具中心引進了工作站和 CAD/CAM 軟件系統(tǒng)，并在模具設計制造中實際應用，取得了顯著效益。1997 年一汽引進了板料成型過程計算機模擬CAE 軟件并開始用于生產。21 世紀開始 CAD/CAM 技術逐漸普及，現在具有一定生產能力的沖壓模具企業(yè)基本都有了 CAD/CAM 技術。其中部分骨干重點企業(yè)還具備各 CAE 能力。 模具 CAD/CAM 技術能顯著縮短模具設計與制造周期，降低生產成本，提高產品質量，已成為人們的共識。在“八五 ”、九五“期間，已有一大批模具企業(yè)推廣普及了計算機繪圖技術，數控加工的使用率也越來越高，并陸續(xù)引進了相當數量 CAD/CAM 系統(tǒng)。如美國 EDS 的 UG，美國 Parametric Technology 公司 Pro/Engineer，美國 CV 公司的CADSS，英國 DELCAM 公司的 DOCT5，日本 HZS 公司的 CRADE 及 space-E, 以色列公司的Cimatron 還引進了 AutoCAD CATIA 等軟件及法國 Marta-Daravision 公司用于汽車及覆蓋件模具的 Euclid-IS 等專用軟件。國內汽車覆蓋件模具生產企業(yè)普遍采用了CAD/CAM 技術/DL 圖的設計和模具結構圖的設計均已實現二維 CAD，多數企業(yè)已經向三維過渡，總圖生產逐步代替零件圖生產。且模具的參數化設計也開始走向少數模具廠家技術開發(fā)的領域。在沖壓成型 CAE 軟件方面，除了引進的軟件外，華中科技術大學、吉林大學、湖南大學等都已研發(fā)了較高水平的具有自主知識產權的軟件，并已在生實踐中得到成功應用，產生了良好的效益?？焖僭停≧P）傳統(tǒng)的快速經濟模具相結合，快速制造大型汽車覆蓋件模具，解決了原來低熔點合金模具靠樣件澆鑄模具，模具精度低、制件精度低，樣樣制作難等問題，實現了以三維 CAD 模型作為制模依據的快速模具制造，它標志著 RPM 應用于汽車身大型覆蓋件試制模具已取得了成功。圍繞著汽車車身試制、大型覆蓋件模具的快速制造，近年來也涌現出一些新的快速成型方法，例如目前已開始在生產中應用的無模多點成型及激光沖擊和電磁成型等技術。它們都表現出了降低成本、提高效率等優(yōu)點。2、模具設計與制造能力狀況在國家產業(yè)政策的正確引導下，經過幾十年努力，現在我國沖壓模具的設計與制造能力已達到較高水平，包括信息工程和虛擬技術等許多現代設計制造技術已在很多模具企業(yè)得到應用。雖然如此，我國的沖壓模具設計制造能力與市場需要和國際先進水平相比仍有較大差距。這一些主要表現在高檔轎車和大中型汽車覆蓋件模具及高精度沖模方面，無論在設計還是加工工藝和能力方面，都有較大差距。轎車覆蓋件模具，具有設計和制造難度大，質量和精度要求高的特點，可代表覆蓋件模具的水平。雖然在設計制造方法和手段方面基本達到了國際水平，模具結構周期等方面，與國外相比還存在一定的差距。標志沖模技術先進水平的多工位級進模和多功能模具，是我國重點發(fā)展的精密模具品種。有代表性的是集機電一體化的鐵芯精密自動閥片多功能模具，已基本達到國際 第 3 頁 水平。但總體上和國外多工位級進模相比，在制造精度、使用壽命、模具結構和功能上，仍存在一定差距。汽車覆蓋件模具制造技術正在不斷地提高和完美，高精度、高效益加工設備的使用越來越廣泛。高性能的五軸高速銑床和三軸的高速銑床的應用已越來越多。NC、DNC 技術的應用越來越成熟，可以進行傾角加工超精加工。這些都提高了模具面加工精度，提高了模具的質量，縮短了模具的制造周期。 模具表面強化技術也得到廣泛應用。工藝成熟、無污染、成本適中的離子滲氮技術越來越被認可，碳化物被覆處理（TD 處理）及許多鍍（涂）層技術在沖壓模具上的應用日益增多。真空處理技術、實型鑄造技術、刃口堆焊技術等日趨成熟。激光切割和激光焊技術也得到了應用。1.1.2 國內模具的發(fā)展趨勢巨大的市場需求將推動中國模具的工業(yè)調整發(fā)展。雖然我國的模具工業(yè)和技術在過去的十多年得到了快速發(fā)展，但與國外工業(yè)發(fā)達國家相比仍存在較大差距，尚不能完全滿足國民經濟高速發(fā)展的需求。未來的十年，中國模具工業(yè)和技術的主要發(fā)展方向包括以下幾方面: 1） 模具日趨大型化； 2）在模具設計制造中廣泛應用 CAD/CAE/CAM 技術； 3）模具掃描及數字化系統(tǒng)； 4）在塑料模具中推廣應用熱流道技術、氣輔注射成型和高壓注射成型技術； 5）提高模具標準化水平和模具標準件的使用率； 6）發(fā)展優(yōu)質模具材料和先進的表面處理技術； 7）模具的精度將越來越高； 8）模具研磨拋光將自動化、智能化； 9）研究和應用模具的高速測量技術與逆向工程； 10）開發(fā)新的成形工藝和模具。1.2 國外模具的現狀和發(fā)展趨勢模具是工業(yè)生產關鍵的工藝裝備，在電子、建材、汽車、電機、電器、儀器儀表、家電和通訊器材等產品中，60％－80％的零部件都要依靠模具成型。用模具生產制作表現出的高效率、低成本、高精度、高一致性和清潔環(huán)保的特性，是其他加工制造方法所無法替代的。模具生產技術水平的高低，已成為衡量一個國家制造業(yè)水平高低的重要標志，并在很大程度上決定著產品的質量、效益和新產品的開發(fā)能力。近幾年， 第 4 頁 全球模具市場呈現供不應求的局面，世界模具市場年交易總額為 600～650 億美元左右。美國、日本、法國、瑞士等國家年出口模具量約占本國模具年總產值的三分之一。 國外模具總量中,大型、精密、復雜、長壽命模具的比例占到 50%以上；國外模具企業(yè)的組織形式是"大而專"、 "大而精"。2004 年中國模協在德國訪問時，從德國工、模具行業(yè)組織--德國機械制造商聯合會（ VDMA）工模具協會了解到，德國有模具企業(yè)約5000 家。2003 年德國模具產值達 48 億歐元。其中（VDMA）會員模具企業(yè)有 90 家，這90 家骨干模具企業(yè)的產值就占德國模具產值的 90%，可見其規(guī)模效益。 隨著時代的進步和技術的發(fā)展，國外的一些掌握和能運用新技術的人才如模具結構設計、模具工藝設計、高級鉗工及企業(yè)管理人才，他們的技術水平比較高．故人均產值也較高．我國每個職工平均每年創(chuàng)造模具產值約合 1 萬美元左右，而國外模具工業(yè)發(fā)達國家大多 15～20 萬美元，有的達到 25～30 萬美元。國外先進國家模具標準件使用覆蓋率達 70%以上，而我國才達到 45％．1.3回油管夾片模具設計與制造方面1.3.1 回油管夾片模具設計的設計思路沖孔落料是沖壓基本工序之一，它是利用沖裁模在壓力機作用下，將平板坯料進行沖孔或落料的加工方法。一般情況下，一般精度的工件 IT8～IT7 級精度的普通沖裁模；較高精度的工件采用 IT7～ IT6 級精度的高級沖裁模。我的設計思路是：首先用沖孔落料模具將從板上沖下彎曲的坯料，再用彎曲的方法彎成所要求的形狀。1.3.2 回油管夾片模具的設計進度1.了解目前國內外沖壓模具的發(fā)展現狀，所用時間 20 天；2.確定加工方案，所用時間 5 天；3.模具的設計，所用時間 30 天；4.模具的調試.所用時間 5 天。設計者：劉曼玉 第 5 頁 2 回油管夾片沖裁模具設計2.1沖裁件的工藝分析工件名稱：回油管夾片生產批量：大批量材料：08 鋼 厚度：0.35mm工件簡圖如圖 2-1 所示 圖 2.1 制件圖 2.1.1 材料的分析：08 鋼屬于優(yōu)質碳素結構鋼，有一定的強度，有害雜質元素硫、磷受到嚴格限制，非金屬夾雜物含量少，塑性和韌性較好，主要制作較重要的機械零件。常用于制作沖壓件。市場上也容易買到這種材料，價格適中。2.1.2 制件的工藝性分析：回油管夾片屬于小尺寸零件，形狀簡單，料厚 0.35mm，大批量，圖示零件尺寸均為未注公差的一般尺寸，按慣例取 IT14 級，符合一般沖壓的經濟精度要求。市場上也容易得到這種材料，價格適中。由以上分析可知，圖示零件具有比較好的沖壓工藝性，適合沖壓生產。2.2 沖裁工藝方案的確定根據工件的工藝性分析回油管夾片所需的基本沖壓工序為落料和沖孔，可擬訂出以下三種工藝方案。方案一：用簡單模分兩次加工，即先落料,后沖孔。采用單工序模生產。方案二：沖孔——落料級進模。采用級進模生產。方案三：落料——沖孔復合模。采用復合模生產。分析各方案的優(yōu)缺點 第 6 頁 方案一：生產率低，工件的累計誤差大，操作不方便，由于該工件為大批量生產，方案二和方案三更具有優(yōu)越性。方案二：只需要一副模具，生產率高，壓力機一次行程內可完成多個工序，實現操作機械化自動化容易，尤其適應于單機上實現自動化，但零件的沖裁精度差。欲保證沖壓件的形位精度，需要在模具上設置導正銷導正，模具制造安裝較復合模復雜。沖方案三壓生產率較高，壓力機一次行程內可完成兩個以上工序，實現操作機械化，零件的精度易保證。復合模一般制造復雜，由于此零件形狀簡單，模具制造并不難，并且沖壓精度高。通過上述三個方案的比較，該件的沖壓生產采用方案三更佳。 第 7 頁 3 模具主要零部件的設計3.1工作零件的結構設計此模具為倒裝的沖孔落料復合模，其凸模、凹模、凸凹模的結構設計如下所示。3.1.1 落料凹模的結構設計。在落料凹模內部，由于要設置推件塊，所以凹模刃口應采用直筒型刃口，并查《沖壓工藝與模具設計》表 2.21，取刃口高度 h=6mm.該凹模結構簡單，宜采用整體式。查《沖壓工藝與模具設計》表 2.22 K=0.4凹模高度 H=Kb=0.4x52.61=21.044凹模壁厚 C=1.5H=1.5X21.044=31.566凹模外形尺寸的確定：凹模外形長度 L=52.61+2X31.566=115.742凹模外形寬度 B=12+2X31.566=75.132凹模整體尺寸標準化取為 200X160X32具體形狀見圖 3-1 所示 第 8 頁 圖 3-1 整體式凹模的結構3.1.2 沖孔 φ7 凸模的設計：沖小圓孔的凸模，為了增加凸模的強度與剛度，凸模非工作部分直徑應作成逐漸增大的多級形式如下圖所示：圖 3-2 沖孔凸模的結構形式凸模選用 B 型圓凹模，凸模固定板厚度取 18mm，凸模長度一般是根據結構上的需要而確定的，其凸模長度用下列公式計算：L=h 凸模固定板+h 落料凹模式中 L—凸模長度， mmL=18+32=50mm沖裁時凸模進入凹模刃口 1mm凸模強度校核 要使凸模正常工作，必須使凸模最小斷面的壓應力不超過凸模材料的許用壓應力，即校核公式為 ≤minFP孔 ???式中 F 孔 —沖孔沖裁力,N, F 孔 =3000NFmin—凸模最小斷面積， , Fmin= /4=38.52214.3d2m凸模材料的許用應力， MPa,如凸模材料選用 T10A，查手冊???=（1000～1600）MPa,這里取 =1200 MFa??????因為 =3000/38.5=77.9 MPa＜minFP孔所以凸模強度符合要求。3.1.3 凸凹模的結構設計本模具為復合沖裁模，除了沖孔凸模和落料凹模外，還有一個凸凹模，根據整體模具的結構設計需要，凸凹模的結構簡圖如 3-3 圖所示。確定凸凹模安排在模架上的位置時，要依據計算的壓力中心的數據，使壓力中心與模柄中心重合。 第 9 頁 圖 3-3 凸凹模的結構校核凸凹模的強度：查表 2.23 得凸凹模的最小壁厚為 1.4mm,而實際最小壁厚為 2.5mm。故符合強度要求。凸凹模刃口尺寸按落料凹模尺寸配置，并保證雙面間隙為 0.021-0.027mm 第 10 頁 4 主要工藝參數計算4.1排樣的設計與計算設計復合模時，首先要設計條料的排樣圖。合理的排樣應是在保證質量、有利于簡化模具結構的前提下，以最少的材料消耗，沖出最多數量的合格工件。此工件根據其長方形的外形可以采用無廢料徘樣，但考慮到工件壁薄的特點采用有廢料排樣，這樣雖工件的利用率低了些，沖裁件的質量和模具壽命都提高了上來。根據零件的外形特點及以上分析，采用直排有廢料的排樣方式。具體見圖 4-1 所示。圖 4-1 排樣圖4.1.1 確定搭邊與搭肩值《沖壓工藝與模具設計》表 2-9 得工件間最小搭邊值為 2.2mm，側面為 2.5mm。 4.1.2 計算送料步距和條料的寬度 1．送料步距的計算 A=D+aD--平行與送料方向的沖裁件寬度a--沖裁件之間的搭邊值所以 A=12+2.2=14.2mm2．條料的寬度計算條料是由板料裁剪下料而得，為保證送料順利，裁剪時的公差帶規(guī)定為上偏差是 0，下偏差是負值設計為無無側壓裝置的送料方式的條料寬度，按下式計算 第 11 頁 B-0Δ= 〔D max+2a＋C〕 0-Δ B—條料的寬度Dmax—沖裁件垂直于送料方向的最大尺寸a—側搭邊的最小值 ，由表 2.11 查得 a=0.5△—條料寬度的單向（負向）偏差c—導料板與最寬條料之間的單面最小間隙，由表 2.12 查得 C＝0.5代入數據計算，取得條料寬度為 58mm。 4.1.3 計算材料的利用率：材料利用率 的計算公式為 ?= .A式中 A 0—一個沖裁件的面積，mm 2;A 一個送料步距內板料的面積η= =72.47%2123.5.64????????4.2沖壓力的計算并初步選取壓力機的噸位4.2.1 沖裁力的計算沖裁力的大小隨凸模進入材料的深度（凸模行程）而變化，本模具采用普平刃口模具沖裁，其沖裁力 F 按下式計算：F=KLtτ b沖裁力公式為 F＝F 沖孔 +F 落料式中 F—沖裁力F 沖孔 —沖孔沖裁力F 落 —落料沖裁力1.沖孔沖裁力 F 沖孔F 沖孔 ＝K tτL孔式中 K—系數，查表取 K＝1.3 第 12 頁 —沖孔周長，L＝3.14×7＝21.98mm孔t—材料厚度，t＝0.35mmτ—材料抗剪強度，MPa，查表取 τ＝300 MFa所以 F 沖孔 ＝K tτ＝1.3×21.98×0.35×300＝3000NL孔取 F 沖孔 ＝3KN2.落料沖裁力 F 落料F 落料 ＝K tτ落式中 —落料件外形周邊尺寸L落＝（52.61+12）X2=129.22落所以 F 落料 ＝KLtτ＝1.3×129.22×0.35×300=17638.53N取 F 落料 ＝17.64KN4.2.2 卸料力、推件力及頂件力的計算：卸料力是將廢料或工件從凸凹模上刮下的力。而推件力是將梗塞在凹模內的料順沖裁方向推出所需的力。頂件力逆沖裁方向將料從凹模內頂出所需的力。卸料力、推件力和頂件力是由壓力機和模具卸料裝置或頂件裝置傳遞的，所以在選擇設備公稱壓力或設計沖裁的時候應分別予以考慮，影響這些力的因素較多，主要有材料的力學性能、厚度、模具間隙、凹模洞口結構、搭邊大小、潤滑情況制件的形狀和尺寸等?，F在按照下面的經驗公式計算：卸料力 F 卸F 卸 ＝ F 落料xK式中 F 卸 —卸料力—卸料系數，查《沖壓工藝與模具設計》表 2.7 得 ＝0.05x xK所以 F 卸 ＝0.05X17.64＝0.882KN 推件力 tPF 推 ＝ F 沖孔 ntK式中 —推料系數,查表取 =0.065t tKn—同時卡在凹模洞孔內的件數,取 n=4所以 F 推 =0.065×3×4=0.78KN4.2.3 總沖壓力 F 總沖裁時,壓力機的壓力值必須大于或者等于沖裁各工藝力的總和,即大于總的沖壓 第 13 頁 力,總的沖壓力根據模具結構不同計算公式不同,本模具采用彈性卸料裝置和下出件的模具,總的沖壓力為F 總 = F 沖孔 +F 落落 + F 卸 +F 推 =3+17.64+0.882+0.78=22.3KN4.3 壓力機的公稱壓力的確定：通過校核，選擇開式雙柱可傾壓力機 JB23-25 能滿足使用要求。其主要技術參數如下表。公稱壓力/KN 63滑塊行程/mm 35行程次數(不小于)(次/min) 170最大封閉高度/mm 300封閉高度調節(jié)量/mm 35滑塊中心至機身距離/mm 110(標準型)工作臺尺寸(左右×前后)/mm 250X310(標準型)工作臺孔尺寸(直徑)/mm 150(標準型)立柱間距離(不小于)/mm 240模柄孔尺寸(直徑×深度)/mm Ф30X55工作臺板厚度/mm 55傾斜角(不小于)(°) 45電動機/kw 2.2外形尺寸（前后×左右×高）/mm 1100×800×20004.4壓力中心的確定模具的壓力中心就是沖壓力合力的作用點。為了保證壓力機和模具的正常工作，應使模具的壓力中心和壓力機滑塊的中心線相重合。否則沖壓時滑塊會承受偏心載荷，導致滑塊的滑軌和模具的導向部分不正常磨損，還會使合理間隙得不到保證，從而影響制件的質量降低模具壽命甚至損壞模具。所以壓力中心的計算很關鍵.其計算如下： 第 14 頁 L1=52.61,X1=0; L2=12,X2=-26.035L3=12,X3=26.30XC=52.61+26.305X2+21.93=-3.5其中 XC—壓力中心4.5 工作部分的尺寸計算4.5.1 計算凸凹模工作部分的尺寸（沖孔）并確定其公差：該零件在彎曲前屬于無特殊要求的一般沖孔落料件，外形尺寸由落料獲得，而小孔尺寸則是由沖孔得到。查《沖壓工藝與模具設計》查表 2.3 而知：Zmin = 0.021，Zmax =0.027mmZmax –Zmin = 0.006mm因為模具的精度等級為 IT14 級 ,由表 2.6 取 X = 0.5δa=0.6X(Zmax-Zmin)=0.6x(0.027-0.021)=0.0036mmδt=0.4X(Zmax-Zmin)=0.0024mmLT=(dmin+x△) -Δε 0=(6.64+0.5x0.72)-0.00240=70-0.0024 mmLA=(dT+Zmin)0+δκ=(6.64+0.021)0+0.00366.66+0.00360=mm 較核：|δT|+|δA|= 0.0036 mm +0.0024 mm =0.006mm=Zmax –Zmin=0.006mm滿足間隙公差條件其中 Zmax——最大沖裁間隙Zmin——最小沖裁間隙Δa.δt——分別為凸凹模的制造公差LT、 LA——凸凹模尺寸X——磨損系數 第 15 頁 4.5.2 外形落料凸模、凹模刃口尺寸的計算LAc=(Lmaxc-X△) 0+δκ=(53.35-0.5x1.18)0+0.0036=52.610+0.0036LTc=(Lac-Zmin)-Δε 0=(52.61-0.021)-0.00240=52.59-0.00240LAk=(Lmaxk-X△k) 0+δκ=(12.43-0.5x0.86)0+0.0036=120+0.0036LTK=(DTK-Zmin)-Δε 0=(12-0.021)-0.00240=11.98-0.00240其中Lmaxc—長度方向最大尺寸Lmaxk—寬度方向最大尺寸LAc---凹模長度方向尺寸LTc—凸模長度方向尺寸LAk—凹模寬度方向尺寸LTK—凸模寬度方向尺寸 第 16 頁 5．模具總體設計5.1 定位方式的選擇本工件是大批量生產，根據本模具的設計需要采用活動導料銷比較合適，安在左側位置，其結構見圖 5-1 所示。圖 5-1擋料銷選用活動擋料銷，其具體形狀見圖 5-2圖 5-2材料：45 鋼 熱處理：硬度 35～40HRC技術條件：按 GB2870—815.2 導向方式的選擇為確保零件的質量及穩(wěn)定性，選用導柱、導套導向。采用手工送料方式，并采用滑動導向后側導柱模架。 第 17 頁 5.3 卸料方式的選擇設置卸料裝置的目的是沖裁后將包在凸模外的廢料、卡在凹模內的工件卸掉，保證下次沖裁順利進行，在這里下模部分采用彈性卸料裝置，上模部分采用剛性卸料裝置5.3.1 上模推件裝置的設計推件裝置由打桿、推板、2 個連接推桿和推件塊組成其具體形狀見圖 5-3打 桿 推 板推 桿推 件 塊圖 5-31.推 件 塊 的 設 計本 推 件 塊 的 端 面 外 形 應 跟 落 料 凹 模 的 刃 口 形 狀 一 致 ， 整 體 外 形 應 設 計 成 臺 階 式 以便 與 凹 模 配 合 完 成 推 件 ， 而 在 沖 裁 時 不 致 與 把 推 件 塊 推 出 滑 到 模 外 。 推 件 塊 在 自 由狀 態(tài) 下 應 高 出 凹 模 面 0.2～ 0.5mm。推 件 塊 和 凹 模 的 配 合 ： 由 于 外 形 件 的 相 對 尺 寸 較 大 ， 外 形 形 狀 相 對 復 雜 ， 所 以 推件 內 形 與 凹 模 為 間 隙 配 合 H8/f8， 推 薦 外 形 與 凹 模 為 非 配 合 關 系 ， 屬 內 導 向 。2.連 接 推 桿 的 選 用為 了 使 推 件 裝 置 推 出 平 穩(wěn) 采 用 2 根 推 桿 。 每 根 推 桿 所 承 受 的 力 為 ：PT/2=0.78X103/2=0.39kN由 手 冊 查 取 適 合 本 裝 置 的 推 桿 規(guī) 格 為 ： φ 10×55mm 3.推 板 的 設 計由 推 出 結 構 需 要 ， 推 板 的 行 狀 如 下 圖 5-4 第 18 頁 圖 5-44.打 桿 的 設 計打 桿 選 用 帶 肩 A 型 打 桿 與 推 板 配 合 以 起 到 平 穩(wěn) 推 件 作 用 。其 材 料 45 鋼 熱 處 理 硬 度 43～ 48HRC 規(guī) 格 ： A8×90mm JB2876.1-815.3.2 下模部分卸料裝置的設計下模采用橡皮卸料裝置：橡皮允許承受的負荷較彈簧的大，且安裝調試方便，在沖裁模具中應用很廣泛，故采用橡皮卸料（1）橡皮的平面尺寸選 擇 橡 皮 時 應 主 要 確 定 其 自 由 高 度 預 壓 縮 量 及 截 面 積 。 其 計算 公 式 與 步 驟 如 下 ：1、 確 定 自 由 高 度H 自 =L 工 /(0.25~0.30)+h 修 模 =11.75mmL 工 ——沖 模 工 作 行 程 （ mm） 。 對 沖 裁 模 而 言 ， L 工 =t+1h 修 模 ——預 留 的 修 模 量 。 根 據 模 具 設 計 壽 命 一 般 取 4~6mm2、 確 定 L 預 和 H 裝L 預 =（ 0.10~0.15） H 自 =1.175mmH 裝 =H 自 -L 預 =11.75mm-1.175mm=10.575mmL 預 ——橡 皮 的 預 壓 縮 量H 裝 ——沖 模 裝 配 好 以 后 橡 皮 的 高 度3、 確 定 橡 皮 橫 截 面 積 A(mm2):A=F/q=882Kn/0.3Mpa=2940mm2F——所 需 的 彈 壓 力 （ N） 第 19 頁 q——橡 皮 在 預 壓 縮 狀 態(tài) 下 的 單 位 壓 力 :約 為 0.26~0.50MpaR=21.6mm 在這取 22mm5.4連接與固定裝置的設計5.4.1 模柄的設計:本模具屬于小型模具,采用模柄將上模固定在壓力機的滑塊上。模柄是作為上模與壓力機滑塊連接的零件。對它的基本要求是:一要與壓力機滑塊上的模柄孔正確配合,安裝可靠；二要與上模正確而可靠的連接。在本模具中選用凸緣模柄，通過螺紋與上模座連接并這種模柄可較好的保證軸線與上模座軸線垂直,適用與各種中、小型模具。模柄材料通采用 Q235 鋼.選用標準尺寸，并按 GB2862.3-81 進行設計，見圖 5-5圖 5-55.4.2 固定板的設計將凸?；虬寄０匆欢ㄏ鄬Φ奈恢脡喝牍潭ê?，作為一個整體安裝在上模座或下模座上。在本模具中只有凸模和凸凹模都需要由固定板來固定?，F選用標準凸模固定板和凸凹模固定板尺寸凸凹模固定板尺寸為: 200mm×160mm×20mm凸模固定板尺寸為: 200mm×160mm×18mm固定板材料采用 45 鋼具體如圖 5-6 第 20 頁 圖 5-65.4.3 墊板的設計:墊板的作用是直接承受凸模的壓力，以降低模座承受的單位壓力，防止模座被局部壓陷，影響凸模的正常工作。墊板的外形尺寸和凸模固定板相同，厚度取 8mm5.4.4 螺釘與銷釘的設計:螺釘和銷釘都是標準件，設計模具是按標準選用即可5.6 模架及組成零件的確定:5.6.1 模架的選用:本模具選用由上模座,下模座,導柱,導套組成導柱模模架及其零件已經標準化，在此選用滑動導向后側導柱模架。5.6.2 模座的確定:本模中具選用標準模架，因在前述中確定了凹模尺寸為 200㎜×160㎜ ×32㎜ ，根據標準確定下模座尺寸為: 294㎜×237㎜×55 ㎜. 上模座尺寸為: 294㎜×240㎜×45 ㎜6.壓力機有關參數的校核JB23-25 型壓力機的閉合高度 300mm 之間，模具的閉合高度在 200mm 左右，模具的閉合高度符合要求。本模具的外形尺寸為 294mm×237mm×206mm, 工作臺尺寸 (左右×前后)310mm×250mm 第 21 頁 ，壓力機模柄孔尺寸為 φ30X55，模柄孔設計尺寸為 φ30X55，外形尺寸符合要求?？梢哉_安裝和正常使用。經校核 JB23-25 型壓力機符合此復合模設計的要求，可以被采用。 第 22 頁 7.繪 制 模 具 總 裝 圖 和 非 標 零 件 工 作 圖由 以 上 設 計 ， 可 得 到 模 具 的 總 裝 圖 （ 裝 配 圖 見 附 圖 ） 。 模 具 上 模 部 分 主 要 由 上 模板 、 墊 板 、 凹 模 板 、 推 件 塊 等 組 成 。 推 件 方 式 由 剛 性 推 件 裝 置 憑 借 壓 力 機 的 壓 力 來完 成 廢 料 的 推 出 。 下 模 部 分 由 下 模 座 、 凸 模 、 卸 料 板 、 凸 模 固 定 板 等 組 成 。 卸 料 方式 采 用 彈 性 卸 料 ， 以 橡 膠 為 彈 性 元 件 。其 工 作 過 程 是 ： 條 料 在 送 進 模 具 時 由 擋 料 銷 限 位 ， 導 料 銷 導 向 ， 使 得 條 料 精 確 定位 。 模 具 在 工 作 時 ， 上 模 部 分 隨 壓 力 機 下 行 ， 當 上 模 部 分 與 條 料 接 觸 時 ， 卸 料 板 起壓 料 作 用 與 凹 模 一 起 作 用 將 條 料 壓 緊 ， 壓 力 機 滑 塊 繼 續(xù) 下 行 落 料 凸 模 進 入 凹 模 口 在壓 力 及 刃 口 作 用 下 完 成 沖 裁 。壓 力 機 滑 塊 回 程 ， 上 模 部 分 跟 著 一 起 上 行 ， 在 打 料 桿 等 一 系 列 推 件 裝 置 的 作 用 下將 制 件 推 出 凹 模 腔 內 ， 卸 料 板 在 彈 簧 恢 復 的 作 用 下 也 將 條 料 從 凸 模 上 撥 落 下 來 ， 完成 卸 料 ， 卸 料 裝 置 復 位 。 條 料 再 送 進 一 個 步 距 等 待 下 一 次 回 程 沖 裁 。 第 23 頁 ?818.52R362?7回 油 管 夾 片 零 件 圖 8.彎曲模具的設計工件名稱：回油管夾片生產批量：大批量材料：08 鋼 厚度：0.35mm零件圖 ：見圖 8-1圖 8-18.1 彎曲模設計的前期準備在確定工件的類型是彎曲件后，要根據零件圖及生產批量要求閱讀彎曲件產品圖，分析彎曲件的工藝性，確定工藝方案。8.2 閱讀彎曲件產品圖此彎曲件屬于圓形彎曲，形狀尺寸不算復雜，可一次彎曲成形。8.3彎曲件的工藝分析彎曲模沒有固定的結構形式，有可能設計的很簡單，也可能設計的很復雜，這需要根據工件的材料性能、形狀、精度要求和產量進行綜合分析，確定的模具的結構形式。此工件屬于圓形彎曲，零件圖見 1-1 所示，圖中未注尺寸公差，在處理這類零件公差等級時均按 IT14 級要求，彎曲件圓角半徑 R 為 3mm 和 4mm，大于最小彎曲半徑〔rmin=0.6t=0.6x0.35=0.21mm〕此零件的形狀、尺寸、精度均滿足彎曲工藝的要求，可以采用彎曲工序加工. 8.4 工藝方案的確定 該零件所需的沖壓工序為簡單彎曲。初步擬定以下兩個方案。方案一、兩道工序彎曲------先將坯料預彎曲成三個 120o的波浪形，然后再用第二套模具彎曲成圓形。波浪形狀由中心的三等分圓弧組成，首次彎曲的波浪形狀尺寸 第 24 頁 必須經實驗修正。方案二用一次彎曲模直接成形?？紤]到方案一制作需要兩個工序并且要設計兩套模具，在大批量生產中浪費工時，并且增加成本，所以采用方案二9.彎曲模工藝計算9.1彎曲件展開尺寸長度的計算當 r≥0.5t 的彎曲件，由于變薄不嚴重，可按中性層展開原則，坯料總長度=彎曲件直線部分長度和彎曲圓角部分應變中性層長度之和；R0.5t=0.5x0.35=0.175mm,r=4>0.5t=0.5x0.35=0.175mm，屬于圓角半徑較大的彎曲件，所以彎曲件的展開長度按直邊與圓角區(qū)域進行計算。視直邊在彎曲前后長度不變，圓角區(qū)展開長度按彎曲前后中性層長度不變條件進行計算。 9.1.1 變形區(qū)中性層曲率半徑 ρ：由于 = =1.5 查表 3.4，得中性層位移系數 k1=0.501Rt32= =2 查表 3.4，得中性層位移系數 k2=0.5t4變形中性層曲率半徑 ρ 按《沖壓工藝與模具設計》式 3.7 計算ρ 1=r1+k1t=3+0.5x0.35=3.175 ρ 2=r2+k2t=4+0.5x0.35=4.175式中 R1 為半徑是 3 的圓角部分R2 為直徑是 8 的部分ρ 1為半徑 3 的中性層曲率半徑ρ 2為直徑 8 的中性層曲率半徑9.1.2 毛坯尺寸〔中性層長度〕L 總 =∑L 直 +∑L 弧 第 25 頁 對于 r3的彎曲部分L 弧 1= παρ1/180α=57 oL 弧 1= 3.14x57x3.175/180=3.16對于 r4的彎曲部分L 弧 2= παρ1/180α=297 oL 弧 2= 3.14x297x4.175/180=21.63該零件的毛坯展開長度為L 總 =∑L 直 +∑L 弧L 總=2L 弧 1+ L 弧 2+2 L 直= 2x3.16+21.63+2x12.33=52.61mm 式中L 總 為回油管夾片的展開長度L 弧 1為半徑 3 的彎曲部分展開長度L 弧 2為直徑是 4 的彎曲部分展開長度∑L 直 為直段部分的總長α 為彎曲部分對應的角度∑L 弧 為彎曲部分的總長9.2 彎曲模工作部分尺寸計算9.2.1.彎曲模工作部分尺寸計算1.凸模圓角半徑 ： 由于此工件的 = =1.5 較小，且 R 為 3mm 大于最小彎曲半徑1Rt32（rmin=0.6t=0.6×0.35㎜=0.21㎜） 故凸模的圓角半徑為 rt1=3mm,rt2=4mm2.凹模圓角半徑. 凹模圓角半徑 的大小對彎曲力以及彎曲件的質量均有影響。凹r 第 26 頁 過小會使彎矩的彎曲力臂減小，毛坯沿凹模圓角滑入的阻力增大，彎曲力增加，并凹r使工件表面擦傷甚至出現壓痕。凹模兩邊的圓角半徑應一致，否則在彎曲時毛坯會發(fā)生偏移。實際生產中凹模圓角半徑一般按材料的厚度 t 來選取.當 t4mm, =2t凹r式中 為凹模圓角半徑凹t 為材料厚度此零件為圓形彎曲，模具凹模的尺寸按工件的形狀進行設計3.凸凹模間隙. 圓形件彎曲時，凸凹模的間隙是靠擺動凹模來實現的，在模具設計中，必須考慮到模具閉合時，使模具工作部分與工件能緊密貼合，以保證彎曲質量。在這里間隙取 0.3mm9.2.2.彎曲回彈的計算由于回彈值直接影響了彎曲件的形狀和尺寸，因此在模具設計和計算時，必須預先考慮材料的回彈。通常是先根據經驗數值和簡單的計算初步確定模具工作部分尺寸，然后再試模修正模具相應部分的形狀和尺寸?；貜椫档拇_定方法有：理論公式計算和經驗值查表法。（1)自由彎曲時的回彈，可分為以下幾種情況： 相對彎曲半徑較大時自由彎曲的回彈值。當≥10 時，回彈比較大，卸載后彎曲件的彎曲圓角半徑和角度都發(fā)生了較大變化，此時，可以不考慮材料厚度的變化以及應力、應變中性層的移動，以簡化計算。此零件由于變形程度大故可不考慮回彈，在這里對回彈不予考慮。9.2.3.彎曲力的計算彎曲力指的是壓力機完成預定的彎曲工序所需施加的壓力，是選擇壓力機和設計模具的重要依據之一，必須進行計算，但要從理論上計算彎曲力是很復雜的，并且計算的值還不是十分的準確，因此，再生產中通常采用經驗公式計算。圓筒件彎曲力F 自=0.6Kbt 2δ b/(r+t)式中： F 自——沖壓行程結束時自由彎曲的彎曲力（N）; 第 27 頁 K——安全系數，一般取 1.3；b——彎曲件寬度（mm）;t——彎曲件材料厚度（mm）;δ b——彎曲件材料的抗拉強度（Mpa）;r——彎曲件的彎曲半徑（mm）;F 自 1=0.6×1.3×12×0.352×300/（3+0.35）N=102.7NF 自 2=0.6×1.3×12×0.352×300/（4+0.35）N=79.1NF 自總 =2 F 自 1+ F 自 2=2x102.7+79.1=284.5NF 頂 =（0.3-0.8）F 自 =（0.3︿0.8）x284.5=85.35︿227.6N取 F 頂 =200N校正彎曲時校正彎曲力是在壓力機工作到下死點的位置，且校正力遠遠大于自由彎曲力（或接觸彎曲力） ，而在彎曲工作的過程中而這又不是同時存在的，因此，查表3.7 得：P=40Mpa,所以校正力 F 為：F 校 =APF 校 ---校正彎曲力(N)A-----校正部分投影面積（mm 2）P-----單位面積校正力（MPa）F 校 =8x12x40=1920=1.92KN對于校正彎曲,由于校正彎曲力畢頂件力大得多,故頂件力可以忽略,但這里為了保險起見,在計算壓力機公稱壓力時,還是將頂件力考慮進去.F 壓機 =（1.2︿1.3）(F 校 +F 頂 ）=（1.2︿1.3） （1.92+0.2）=2.6︿2.8KN9.2.4.壓力機的選擇1.公稱壓力的選擇查表 1-9 初選公稱壓力為 30KN，即 J11-3 型。2.行程次數 選擇用于彎曲的壓力機的行程次數主要考慮以下因素：① 考慮操作方式（進出料速度的快慢） ；② 彎曲時，金屬變形需要過程限制了行程次數的增加； 第 28 頁 ③ 該件為小批量，不需要以較大行程來提高生產效率；3.滑塊行程（S） 滑塊行程是指滑塊的最大運動距離，即曲柄旋轉一周上死點至下死點的距離，其值為曲柄半徑的兩倍。選擇用于彎曲的壓力計的滑塊行程主要考慮以下因素：4.閉合高度 壓力計的閉合高度是指滑塊在下死點時，滑塊底面到工作臺上平面之間的距離① 壓力機的最高閉合高度可以通過調整連桿的長度來改變其大小，將連桿調最短時閉合高度最大，稱之為最大閉合高度；將連桿調至最長時閉合高度最小，稱之為最小閉合高度。J11—3 型壓力機的最大閉合高度為 170mm。②當壓力機工作臺面上有墊板時，用壓力機的閉合高度減去墊板厚度就是壓力機的裝模高度；沒有墊板的壓力機，其裝模高度與閉合高度相等。其中模具的閉合高度是指滑塊在下死點時，滑塊底面到工作臺上平面之間的距離。5.工作臺面尺寸其主要技術參數如下表 第 29 頁 公稱壓力/KN 30滑塊行程/mm 0-40滑塊行程次數(次/min) 110最大封閉高度/mm 170封閉高度調節(jié)量/mm 30滑塊中心線至床身距離/mm 95前后 165工作臺尺寸/mm左右 300墊板厚度/mm 20直徑 25模柄孔尺寸/mm 深度 30 第 30 頁 10.模具總體設計10.1模具的類型確定由沖壓工藝分析可知，采用單工序模，所以模具類型為單工序模具。10.2定位方法的選擇因為該模具是彎曲模具，用擋料板限定其位置 。限位板形狀如圖 10-1：1810.730 2圖 10-110.3卸料方法的選擇因為工件的厚度為0.35mm相對較薄，并且彎曲后呈筒形，卸料方式選擇手動卸料。10.4導向方式的選擇該模具為筒形件彎曲模，根據設計特點，采用壓力機自動定位，無導向零件。10.5主要零部件的設計10.5.1 工作零部件的設計1 彎曲凸模結合工件外形并考慮加工，將彎曲凸模設計成簡單的形式用車床加工，其外形為 φ8 的圓柱 長度 L=35.5mm 具體外形及見圖 10-2 第 31 頁 圖 10-22.彎曲凹模凹模根據零件形狀采用兩個擺動凹模組合到一起，其尺寸見圖 10-3圖 10-310.5.2 緊固螺釘的選用擋料板與定位塊上設置兩個緊固螺釘，公稱直徑為 4mm，螺紋部分為 M4×10mm。下模座與擺動凹模上設置兩個緊固螺釘，公稱直徑為 5mm，螺紋部分為M5×15mm。 第 32 頁 10.5.3 模架及其他零部件的設計該模具采用無導柱模架，結構簡單。以凸凹模周界尺寸為依據，選擇模架規(guī)格。上模座的厚度 H 上模 取 10mm，上模座支架的高度度 H 支架 取 35mm，厚度取 0mm，下模座的厚度 H 下模 取 18mm，凹模的厚度為 30mm，那么，該模具的閉合高度：H 閉 =H 上模 +H 支架 +H 下模 +H 凹模 +L=123mm式中：L——安全距離，L=30mm；H——凹模厚度，H=30mm；經計算模具的閉合高度為可見該模具閉合厚度小于所選壓力機 J11-3 的最大裝模高度（170mm） ，可以使用。①模具強度的校核將上述數據代入到查表所得的公式中校核設計出來的模具，經計算知，該模具滿足要求，可以使用。②沖壓設備的確定及安裝通過校核，選擇開式雙柱可傾壓力機 J11-3 能滿足使用要求。 最大閉合高度：170mm最大裝模高度：145mm壓力機的工作臺尺寸:（前后×左右）為 165mm×300mm模柄孔尺寸 : 直徑×深度為 φ25mm×30mm，模具的閉合高度:123mm彎曲模在壓力機上的安裝。根據彎曲模的閉合高度，下模座的平面尺寸及所選壓力機的額壓力，確定安裝的設備，模具安裝時，先安裝上模，把上模固定好后，根據上沒的安裝位置，調整下模與上模的間隙，間隙調整好后，把下模預緊，經沖床運行無問題，停機后，把下模預緊固定好，再進行試模。 第 33 頁 11.模具的總裝圖、零件圖及工作原理11.1 模具的總裝圖見附圖 01-00.11.2 模具的零件圖通過以上設計可以明白模具的一些基本的情況及結構。該模具的上模部分主要有支撐、凸模、支架、轉軸、模柄組成，下模部分主要零件有下模座、擋料板、擺動凹模、定位塊等組成。11.3工作原理 坯料先由兩側定位板以及擺動凹模塊的上端定位，彎曲時凸模先將坯料壓成u形，然后凸模繼續(xù)下行，下壓擺動凹模塊的底部，是擺動凹模塊繞銷軸內向擺動，將工件彎成圓形，彎曲結束后推開支撐，將工件從凸模上取下。結束語時間飛快，大學三年的學習就要結束了，回想以前的在校的日日夜夜，無不讓我留戀，在大學我覺得我學到了很多東西，不管是做人還是做事，畢業(yè)設計是我大學生活的最后一個也是最重要的一個設計，在做畢業(yè)設計的過程中我對模具的發(fā)展和模具結構的認識上又提高了一個水平，由于畢業(yè)設計要綜合應用制圖，模具設計，熱處理，模具制造技術，工程力學等很多知識，我在做設計時又對以前的知識做了總結，讓我對以前的知識更系統(tǒng)的掌握了，另外在做畢業(yè)設計時要用 CAD 畫圖及用 WORD 排版從中通過與老師及同學們的交流我這方面的能力有了很大提高，做畢業(yè)設計是一個細致的工作方方面面都要考慮好，一個數算錯有時要改很多內容，這對一個人考慮問題的周 第 34 頁 全及細心程度是一個很大的考驗，經過在新飛電器有限公司、在洛陽中國一拖的生產實習，我對冷沖模具、塑料模具的設計步驟有了一個全新的認識，豐富和加深了對各種模具的結構和動作過程方面的知識，這對我這次的畢業(yè)設計幫助很大，在做設計的過程中我在圖書館借閱了很多相關手冊和書籍，極大豐富了我的專業(yè)知識，使我在設計過程中總是能想到解決問題的方法。在設計時，我已盡我最大努力搞好本次畢業(yè)設計。我想通過這次設計對我以后參加工作時的思維方法會有很大提高，并且我也知道該以一個什么樣的態(tài)度來面對我以后的工作，但我的水平有限，而且缺乏經驗，設計中不妥之處在所難免，肯請各位老師指正。 第 35 頁 參考文獻【 1】 劉 建 超 、 張 寶 忠 主 編 ， 沖 壓 模 具 設 計 與 制 造 。 高 等 教 育 出 版 社 ， 2004 年 6月【 2】 王 孝 培 主 編 ， 中 國 模 具 設 計 大 典 之 沖 壓 模 具 設 計 。 江 西 科 學 技 術 出 版 社 ，2003 年 1 月【 3】 虞 蓮 蓮 、 曾 正 明 主 編 ， 實 用 鋼 鐵 材 料 手 冊 。 機 械 工 業(yè) 出 版 社 ， 2001 年 2 月【 4】 寇 世 瑤 主 編 ， 互 換 性 與 測 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